Экспериментально-аналитическое исследование поведения сверхвязких многофазных анизотропных сред, содержащих короткие высокопрочные волокна, с целью создания новых материалов и технологий производства сверхлегких конструкций аэрокосмического назначения

Проведено исследование плоских образцов композиционного материала на основе полиэфирэфиркетона, армированного короткими угольными волокнами. Образцы материала получены путем гидроабразивной резки из пластин-заготовок, что позволило исследовать анизотропию материала с определением зависимости механических характеристик образцов от угла между направлением литья и приложения нагрузки. Разработана оснастка для литья пластин-заготовок под давлением. Проведены испытания по определению механических характеристик изготовленных образцов. Изготовлены и исследованы образцы среза материала, позволившие экспериментально определить зависимость ориентации волокон от их расположения по толщине пластины. В системе Moldex3D построена математическая модель литья пластин из короткоармированного полиэфирэфиркетона с учетом технологических параметров их производства. Рассчитаны распространение фронта литья, распределение температуры и давления расплава. Определено направление армирующих волокон. На основе результатов прочностных испытаний материала методом реверс-инжиниринга в системе DIGIMAT построены многоуровневые модели полиэфирэфиркетона, армированного угольными волокнами с содержанием 20 и 40%. В системе конечно-элементного моделирования ANSYS проведено моделирование напряженно-деформированного состояния образцов. Верификация многоуровневых моделей проведена путем сравнения кривых нагружения исследованных образцов, полученных расчетным и экспериментальным путем.